JP2979923B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2979923B2 JP5254614A JP25461493A JP2979923B2 JP 2979923 B2 JP2979923 B2 JP 2979923B2 JP 5254614 A JP5254614 A JP 5254614A JP 25461493 A JP25461493 A JP 25461493A JP 2979923 B2 JP2979923 B2 JP 2979923B2
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    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
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    • Y10S257/00—Active solid-state devices, e.g. transistors, solid-state diodes
    • Y10S257/925—Bridge rectifier module

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＶＶＶＦインバータな
どに適用する電力変換用の半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、頭記した半導体装置の従来構造，
およびインバータ回路を図３，図４に示す。図３におい
て、１は半導体装置の外形が方形状になるパッケージ、
２，３は正，負の直流入力端子（Ｐ，Ｎ）、４は交流出
力端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）、５はパッケージ１内に組み込ま
れた半導体チップ（例えばＩＧＢＴ）の制御用端子であ
り、各端子２〜５はパッケージ１の上面に図示のような
レイアウトで分散配列されている。また、パッケージ１
の内部には、図４で示すようにスイッチング用半導体チ
ップとしてのＩＧＢＴ（ゲート絶縁型バイポーラトラン
ジスタ）５とフリーホイーリングダイオード６を対にし
て３相ブリッジ回路を構成するように６個組の半導体チ
ップが組み込まれている。なお、７は直流電源の整流回
路、８は交流出力側に接続して可変速度制御される電動
機である。
【０００３】かかる構成で、各ＩＧＢＴ６を適当なタイ
ミングでスイッチング動作させることにより、交流出力
端子４からの出力電圧，周波数を可変制御して電動機９
の速度制御を行うことができる。この場合に、ＩＧＢＴ
６のスイッチング動作により主回路電流は直流側からＩ
ＧＢＴ６を通って交流側へ、また逆に交流側からＩＧＢ
Ｔ６，フリーホイーリングダイオード７を通って直流側
へ流れるが、ＩＧＢＴ６が高速でスイッチング動作する
際の電流変化率di／dtが高いために、直流側内部配線の
浮遊インダクタンス１０（インダクタンス値Ｌ）によっ
てサージ電圧Ｌ×di／dtが発生する。このサージ電圧は
直流入力電圧に重畳されてＩＧＢＴ６とフリーホイーリ
ングダイオード７の各チップ間に印加されるため、サー
ジ電圧がチップ耐圧を超えると素子が破壊してしまう。
このために従来では、図４で示すように正負の直流入力
端子２と３の間にサージ抑制用のスナバコンデンサ１１
を接続して内部配線の浮遊インダクタンス１０に起因す
るサージ電圧を低く抑える対策が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示し
たサージ電圧保護回路では、２対の直流入力端子２，３
のうち、直流電源から遠い方の端子間（図示の右側）に
接続したスナバコンデンサ１１は直流電源に近い方の端
子間に接続したスナバコンデンサと比べてサージ抑制効
果が低くなる。この解決策として、２対の直流入力端子
２，３のうち、正極の端子同士，および負極の端子同士
の間に鎖線で表した導体バー１２などを外部接続した上
で、スナバコンデンサ１１を正負の各端子間に接続すれ
ば、直流側主回路の電流経路は導体バー１２を経由する
分を含めて２経路になって電流が分担されるので、それ
だけ大きなサージ抑制効果の得られることが期待でき
る。
【０００５】しかして、前記の手段を図３に示した従来
の半導体装置に採用しようとすると、図３の端子配列で
は、パッケージ１の左右両端側に配した直流入力端子３
の間に挟まれる形で交流出力端子４，および端子間に設
けた絶縁隔壁１３が並んでいるため、これら部品が障害
物となって直流入力端子３の間に外部接続する導体バー
１２を最短距離で直線状に配線することができない。こ
のために、前記導体バー１２の配線経路が長くなり、そ
のインダクタンス成分が関与して前記のスナバコンデン
サ１１によるサージ抑制効果が十分に発揮できなくな
る。特に大電流容量の大形パッケージでは内部配線長が
長くなるために、この傾向大である。
【０００６】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、フリーホイーリングダイオードチップと対にし
た複数個組のスイッチング用半導体チップをブリッジ回
路構成にしてパッケージ内に組み込んだ半導体装置を対
象に、先記したスナバコンデンサ，直流入力端子の同極
端子間に外部接続した導体バーとの組合わせで内部配線
の浮遊インダクタンスに起因するサージ電圧を効果的に
抑制できるようにした半導体装置、特に有効な端子配列
構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、フリーホイーリングダイオードチップと
対にした複数個組のスイッチング用半導体チップをブリ
ッジ回路構成にしてパッケージ内に組み込んだ半導体装
置を対象に、複数個の半導体チップを組み込んだ方形状
になるパッケージの上面に直流入力端子, 交流出力端
子, および各半導体チップの制御用端子を配列するとと
もに、パッケージの周囲４辺のうち、対向する２辺の縁
部にそれぞれ正負１対の直流入力端子を同極性同士が向
かい合せに並ぶように振り分けて配列し、残る対向２辺
の縁部に交流出力端子，制御用端子を配列して構成する
ものとする。
【０００８】そして、半導体装置のサージ電圧抑制手段
として、前記における直流入力端子の正極端子，および
負極端子同士の間にまたがってパッケージの上面側に直
線状の導体バーを接続する構成があり、また、この導体
バーの配線を容易に行うために、前記の直流入力端子
は、パッケージ上面の中央面域より一段高い位置に設置
するのがよい。
【０００９】
【作用】上記の構成で、パッケージの対向２辺にそれぞ
れ正負１対ずつ振り分けて配置した直流入力端子につい
て、正極同士，負極同士の間にまたがって導体バーを外
部接続することにより、直流電源から直流入力端子を経
て各スイッチング用半導体チップ（ＩＧＢＴ）に流れ込
む電流、および交流出力端子から各スイッチング用半導
体チップ，まははフリーホイーリングダイオードを経て
直流入力端子より直流電源側に流れる電流は、正負２対
の直流入力端子に二分してほぼ均等に流れるようになる
ので、各対の正負端子間に接続するスナバコンデンサな
どと組合わせることで、直流入力端子と半導体チップと
の間を結ぶ内部配線の浮遊インダクタンスに起因するサ
ージ電圧を、導体バーを外部接続しない場合に比べて半
分に低減できる。
【００１０】しかも、直流入力端子の正負２対の端子
は、同極同士がパッケージの両端に向かい合うように並
列に配置されており、かつ同極の端子間を結ぶ導体バー
の配線経路にはなんらの障害物がない。したがって、端
子間を最短距離で直線状の導体バー（導体長が短いほど
インダクタンスが小となる）により相互接続することが
でき、これによりより一層高いサージ抑制効果が得られ
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１（ａ）〜
（ｃ），および図２により説明する。なお、図示実施例
において、図３，図４に対応する同一部品には同じ符号
が付してある。まず、図１（ａ）〜（ｃ）において、外
形が方形状になるパッケージ１に対して、その周囲４辺
のうちの対向する左右２辺の縁部には、正負１対ずつ同
極性同士が向かい合せに並ぶように直流入力端子２，３
が振り分けて平行に配列されており、残る対向２辺の一
方には交流出力端子４が、他方には制御用端子５が配列
されている。さらに、直流入力端子２，３は、パッケー
ジ１の上面周域に形成した凸状段差１ａの上に設けてパ
ッケージ上面の中央面域より一段高い位置に設置されて
いる。また、パッケージ１の内部には、図４と同様にフ
リーホイーリングダイオード７と組合わせた６個組のＩ
ＧＢＴ６で構成したブリッジ回路が組み込まれている。
【００１２】そして、当該半導体装置を例えばインバー
タとして使用する場合には、直流入力端子２，３の正極
端子同士，および負極端子同士の間にまたがって、パッ
ケージ１の上面側に直線状の導体バー１２を外部接続
し、さらに各対の正負端子間には図２で示すようにスナ
バコンデンサ１１を接続する。これにより、内部配線の
浮遊インダクタンスに起因して半導体装置のスイッチン
グ動作時に発生するサージ電圧を効果的に抑制すること
ができる。この場合に、図１の構成で判るように、パッ
ケージ１の上面側には直流入力端子２，３の同極端子間
を結ぶ配線経路に突き出すような障害物がないので、直
線状の導体バー１２を用いて同極端子間を最短距離で相
互接続でき、これによって高いサージ抑制効果が得られ
る。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、スナバコンデンサ，直流入力端子の正負同極端子間
に外部接続した導体バーと組合わせて内部配線の浮遊イ
ンダクタンスに起因するサージ電圧を抑制する場合に、
パッケージ上に配列した他の交流出力端子，制御用端子
などに制約されることなしに、直流入力端子の正負同極
間を最短長の導体バーで相互接続することができ、これ
により高いサージ抑制効果が得られる。これにより、内
部配線長が長くなる大電流容量，大形パッケージの半導
体装置でも容易に内部サージ電圧の抑制が可能となり、
これにより半導体チップに要求される耐圧をあまり高く
する必要が無くなるので、例えばオン電圧の低減，スイ
ッチング時間の短縮，スイッチング損失の低減など、他
の特性面での改善効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による半導体装置のパッケージ
構造図であり、（ａ）は平面図（ｂ）は側面図、（ｃ）
は正面図
【図２】図１の半導体装置の内部回路図
【図３】本発明の実施対象となる従来の半導体装置のパ
ッケージ構造図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面
図
【図４】図３の半導体装置によるインバータの回路図
【符号の説明】
１ パッケージ ２，３ 直流入力端子 ４ 交流出力端子 ５ 制御用端子 ６ ＩＧＢＴ（スイッチング用半導体チップ） ７ フリーホイーリングダイオード １１ スナバコンデンサ １２ 導体バー

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】直流を入力として交流出力を得る電力変換
    用の半導体装置であり、複数個の半導体チップを組み込
    んだ方形状になるパッケージの上面に直流入力端子, 交
    流出力端子, および各半導体チップの制御用端子を配列
    したものにおいて、パッケージの周囲４辺のうち、対向
    する２辺の縁部にそれぞれ正負１対の直流入力端子を同
    極性同士が向かい合せに並ぶように振り分けて配列し、
    残る対向２辺の縁部に交流出力端子，制御用端子を配列
    したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の半導体装置において、直流
    入力端子の正極端子，および負極端子同士の間にまたが
    ってパッケージの上面側に直線状の導体バーを外部接続
    したことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項３】請求項１または２記載の半導体装置におい
    て、直流入力端子をパッケージ上面の中央面域より一段
    高い位置に設置したことを特徴とする半導体装置。
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